什么是碳捕集（CCUS）？技術種類有哪些？

1、什么是碳捕集?

碳捕集利用與封存技術(CCUS)是在二氧化碳排放前就對它進行捕捉，從工業過程、能源利用或大氣中分離出來，然后通過管道或船舶運輸到新的生產過程進行提純、循環再利用，或輸送到封存地進行壓縮注入到地下并使其發揮有效作用的過程，達到徹底減排和二氧化碳資源化利用的目的。

捕集即通過燃燒前捕集、燃燒后捕集、富氧化捕集和化學鏈捕集等方式，將二氧化碳從工業生產的過程中“抽”出來。運輸即用罐車、船舶或管道的方式進行運輸，將這些二氧化碳“聚集”起來。

利用即通過工程技術手段，實現資源化利用。比如將二氧化碳注入地下，進而實現強化能源生產、促進資源開采的過程，比如提高石油、天然氣的開采率。

封存即將收集到的二氧化碳注入深部地質儲層，實現二氧化碳與大氣長期隔絕的過程。如陸地封存或海洋封存等方式。

碳捕集、利用與封存技術是最直接的一種控制二氧化碳排放的措施，被科學界認為是碳存量治理最有潛力的和最具實效的減排手段，是未來減緩溫室氣體排放的重要技術路徑之一。

際能源署(IEA)研究結果表明，到2060年累計減排量的14%來自于CCUS，而CCUS是唯一可以實現繼續使用化石能源的同時大規模減排的低碳技術，也是工業領域深度減排的關鍵技術。

CCUS概念流程示意圖

2、碳捕集技術種類

按不同角度可對碳捕集技術進行分類。根據碳捕獲與燃燒過程的先后順序，可將碳捕集技術分為燃燒前捕獲、富氧燃燒和燃燒后捕獲等，使用哪種技術與碳排放源高度相關。另外，根據分離過程進行分類，可將碳捕集技術分為化學吸收法、物理吸收法、吸附法、膜分離法和化學鏈法。根據技術先進程度，可將碳捕集技術分為第一代技術、第二代技術等。下面是詳細介紹：

第一種分類方法：按碳捕獲與燃燒過程的先后順序進行分類

燃燒前捕獲：指利用煤氣化和重整反應，在燃燒前將燃料中的含碳組分分離并轉化為以H2、CO和CO2為主的水煤氣，然后利用相應的分離技術將CO2從中分離，剩余H2等可作為清潔燃料使用。

富氧燃燒：則是指通過分離空氣制取純氧，以純氧(而非空氣)作為氧化劑進入燃燒系統，同時輔以煙氣循環的燃燒技術，使廢氣中二氧化碳濃度增加，可視為燃燒中捕獲技術。

燃燒后捕獲：指直接從燃燒后煙氣中分離CO2。

第二種分類方法：按分離過程進行分類

化學吸收法：利用二氧化碳的酸性氣體的性質與弱堿性物質發生化學反應。

物理吸收法：物理吸收法是指采用水、甲醇等作為吸收劑，利用二氧化碳在這些溶劑中的溶解度隨壓力而變化的原理來吸收的方法。

化學/物理吸附法：一種利用固態吸附劑(活性炭、天然沸石、分子篩、活性氧化鋁和硅膠等)對原料氣中的二氧化碳進行有選擇性的可逆吸附來分離回收二氧化碳。

膜分離法：利用某些聚合材料如醋酸纖維、聚酰亞胺、聚砜等制成的薄膜，利用其對不同氣體的不同滲透率來分離。

化學鏈分離法：一種新型的燃燒技術，通過借助于氧載體的作用，可以實現CO2的內在分離和避免NOx污染物的產生，同時能實現更高的能量利用效率。

第三種分類方法：按技術先進程度進行分類

第一代技術：第一代捕集技術指現階段已能進行大規模示范的技術，如胺基吸收劑(燃燒后捕集)，物理溶劑如聚乙二醇二甲醚法、低溫甲醇法等(燃燒前捕集)，富氧燃燒(常壓)。

第二代技術：第二代捕集技術指技術成熟后能耗和成本可比成熟后的第一代技術降低30%以上的新技術。如新型膜分離技術、新型吸收技術、新型吸附技術、增壓富氧燃燒技術、化學鏈燃燒技術等。

參考資料：《創業邦研究中心：2021年碳捕集(CCUS)行業研究報告(19頁).pdf》